Принципи роботи телескопів

»Телескопи» Принципи роботи телескопів

Телескопи - оптичні інструменти (прилади), службовці для розгляду віддалених предметів, які при цьому приймають велику уявну величину, ніж при розгляданні їх простим (неозброєним) оком. При цьому дрібні частини предмета, невидимі неозброєним оком, можуть бути розрізняється в телескопі, як ніби-то розглянутий предмет наблизився до спостерігача. Тому телескопи іноді називаються «збільшують» або «наближають».

Телескоп, що збільшує в 10-20 разів, представляє розглянутий предмет в таких розмірах, як ніби-то він наближений на відстань, в 10-20 разів менше дійсного відстані. Однак, предмет видається менш ясним, ніж він представився б в тому випадку, коли дійсно підійти до нього на відстань в 10-20 разів менше. Ця невиразність і блідість зображення, яка тим відчутнішим, ніж більше (сильніше) збільшення телескопа, походить від того, що телескоп не знищує послабляє впливу повітря, що поглинає світло тим більше, ніж віддалені предмети.

Телескопи можуть складатися з одних оптичних стекол, або ж з поєднання таких стекол і увігнутих або опуклих дзеркал. Телескопи першого роду називаються заломлюючими, другого - відбивними. Заломлюючі телескопи значних розмірів називають також рефракторами, відбивні - рефлекторами.

Пристрій телескопів змінюється, в залежності від їх призначення (астрономічні, земні), але в підставі одне і теж у всіх випадках: одна частина труби (скло або дзеркало) приймає промені світла від віддаленого предмета і утворює його зображення, інша частина (завжди складається з стекол) служить для розглядання цього зображення. Скло, спрямоване в бік предмета і збирає його промені, називається предметною або об'єктивом. Скло для розглядання зображення, складеного об'єктивом, до одного з яких спостерігач приставляє очей, називаються очними або окуляром.

Астрономічні телескопи мають Ахромат і окуляр, що складається з двох і більше стекол. Зображення представляється в положенні зворотному дійсному, тобто верх здається внизу і права сторона предмета - на лівій. Рух небесних світил представляється в телескопі також зворотним дійсному. Ці незручності спостережень за допомогою астрономічних труб так малі, що до них легко звикнути, оптичні ж якості телескопів цього роду вище, ніж земних, бо перші складені з можливо малого числа стекол. Труби, для розглядання земних предметів, повинні зображати їх в дійсному їх положенні. Для цього земні телескопи складаються з 5 стекол: одного об'єктива і 4 стекол, що становлять складний окуляр. Власне для пристрою земної труби можна було б обійтися 3 стеклами, а для астрономічної - двома, але такі інструменти давали б зображення невиразні, через сферичної і хроматичної аберації.

Названі телескопи складаються з опуклих оптичних стекол. У телескопі, зібраному Галілеєм окуляр був увігнутий. У відбивних інструментах, рефлекторах або відбивних телескопах зображення віддалених предметів складається променями, відбитими від увігнутого дзеркала телескопа. Ці промені ще раз відображаються опуклим (в телескопі Касегрена) або увігнутим (в телескопі Грегорі) дзеркалами, менші за розміром, у напрямку до великого дзеркала, а саме в вирізане в його середині круглий отвір, де власне і складається зображення розглянутого предмета. У цей отвір угвинчується трубка зі складним окуляром, влаштованим так само як і в рефракторах. Зображення виходить пряме. У телескопі системи Ньютона, промені, відкинуті першим дзеркалом, відображені в сторону скляною призмою (в колишніх інструментах цього роду - плоским дзеркальцем) з повним внутрішнім віддзеркаленням, і складають, по виході з неї, зображення, що розглядається через окуляр, вправлений збоку труби і спрямований до призмі. Цього роду телескоп представляє незручність, що спостерігач повинен дивитися у напрямку, перпендикулярному до загального спрямування труби телескопа.

Ще один вид телескопа (Гершеля) представляє ту особливість, що зображення, складене увігнутим дзеркалом, знаходиться поблизу верхнього краю самої труби і розглядається окуляром, спрямованим вниз. Спостерігач звернений потилицею до дійсного предмету (наприклад, до зірки).

Виразність зображення, одержуваного оптичними стеклами, залежить від ступеня знищення в них аберації (аберація - похибка зображення), що досягається складним об'єктивом, що складається з двох або більше стекол, а також відповідним пристроєм окулярів. Від виразності зображення залежить розкладає сила астрономічного телескопа, внаслідок якої можуть бути видимі окремо зірки, складові так звані подвійні зірки, і взагалі близькі один до одного, віддалені предмети або частини одного і того ж предмета.

Збільшення телескопа проводиться частиною тим, що зображення віддаленого предмета, що утворюється в фокусі об'єктива або увігнутого дзеркала, розглядається окуляром, на подобу того, як розглядаються дійсні малі предмети збільшувальними стеклами. Так як окуляр, по суті, є скло з коротким фокусною відстанню, і близько підсувається до розглянутого зображенню, то останнім представляється під великим кутом, ніж дійсний предмет представляється оці. Чим коротше фокусна відстань окуляра, то більша вироблене їм збільшення, саме воно майже обернено пропорційно головному фокусної відстані окуляра. Крім того, воно прямо пропорційно фокусної відстані об'єктива: скло з фокусною відстанню в один метр дає зображення сонця, що має в поперечнику 8,7 мм, а з фокусною відстанню в 10 м дає зображення 87 мм в діаметрі. Але чим більше діаметр зображення сонця, тим більше можна бачити на його поверхні подробиць, навіть без допомоги окуляра.

Взагалі ж збільшення предмета зорової трубою вимірюється приблизно ставленням головного фокусної відстані об'єктива до головного фокусної відстані окуляра, який передбачається складається з одного опуклого скла. Складні окуляри яких би то ні було систем можуть бути, для розрахунку збільшення, замінені подумки простим окуляром, який виробляв би однакове зі складним окуляром збільшення. Цей простий окуляр і його фокусна відстань називають еквівалентними складного окуляра. Насправді збільшення практично визначається відношенням діаметра об'єктива до поперечнику найменшого кружка, утвореного перетином променів, що виходять з окуляра труби, розсунутому так, що в неї чітко міг би бути видно будь-якої віддалений предмет.

У телескопі, створеному Галілео Галілеєм (як відомо, це перший в світі телескоп), окуляр складався з увігнутого скла, яке ставиться між головним фокусом об'єктива і самим об'єктивом, внаслідок чого ця труба коротше, ніж рівносильна астрономічна з опуклим окуляром, що поміщається за головним фокусом об'єктива, якщо міряти відстань від цього останнього скла.